El velcro salió de las rebabas. El circuito Schmitt Trigger se inspiró en los nervios de calamar. El morro de alta velocidad del tren bala Shinkansen imita el pico del martín pescador. Los ingenieros exploran constantemente el mundo natural en busca de planos.
La ecolocalización es otro caso en el que la naturaleza llegó a la solución mucho antes que los humanos. El proceso implica golpear un objeto con ondas sonoras de alta frecuencia y escuchar el rebote. Los seres humanos han utilizado el sonar durante más de un siglo. Pero las ballenas dentadas y los murciélagos lo perfeccionaron primero.
Este sonar biológico lo utilizan delfines, marsopas y cachalotes. Lo mismo ocurre con aproximadamente 1.000 especies de murciélagos. A medida que la ingeniería evolucione, los futuros inventores probablemente buscarán inspiración en estos animales. Pero, ¿qué grupo ofrece más valor a los pioneros del mañana?
Los científicos se han burlado unos de otros sobre esta cuestión. Laura Kloepper, profesora asistente de biología en St. Mary’s College en Indiana, presentó una nueva investigación en la reunión de la Acoustical Society of America de noviembre de 2018. Destacó las diferencias clave entre la ecolocalización de murciélagos y delfines. Su conclusión es inequívoca. Ella cree que los murciélagos utilizan la técnica de una manera mucho más impresionante.
No todos están de acuerdo. Puede que no haya un ganador definitivo en esta batalla auditiva. Antes de elegir un bando, considere los datos.
La ventaja de alcance y volumen
El sonido viaja aproximadamente cuatro veces más rápido en el agua que en el aire. Esto permite a las ballenas dentadas ecolocalizarse a través de distancias enormes. Un delfín mular sumergido puede identificar presas potenciales a 361 pies de distancia. Eso son 110 metros.
Los murciélagos tienen un alcance de sonar mucho más estrecho. La mayoría de las especies cazadoras de insectos detectan presas sólo entre 9,8 y 16,4 pies. Eso es de 3 a 5 metros. En términos de alcance, las ballenas ganan por abrumadora mayoría.
El volumen es otra métrica donde dominan las ballenas dentadas. Los delfines y sus parientes utilizan las fosas nasales para generar clics. Estos sonidos se mueven a través del “melón”, un órgano graso situado encima de las mandíbulas. El melón actúa como un megáfono incorporado. Enfoca y dirige el sonido saliente.
Algunas de estas ballenas producen chasquidos de hasta 230 decibeles. Eso es casi 130 decibeles más fuerte que el rugido de los trenes en una estación del metro de la ciudad de Nueva York. También eclipsa los ruidos hechos por los murciélagos. Los voladores con sonar emiten sonidos de entre 100 y 100 decibeles.
En los murciélagos, la lengua o la laringe suele generar las ondas sonoras. Los científicos descubrieron recientemente una técnica más primitiva. Un estudio de 2014 informó que los murciélagos frugívoros del Viejo Mundo navegan en la oscuridad chasqueando sus alas. Luego escuchan el eco. Los investigadores todavía están averiguando cómo funciona.
Procesando el ruido
Hacer ruido es sólo la mitad del desafío. Debes procesar los ecos que regresan cuando llegan. Los delfines utilizan sus mandíbulas y dientes para interceptar los ecos. Estas señales pasan al oído medio. Los murciélagos utilizan oídos externos demasiado grandes para captar señales de retorno.
Incluso con esas orejas tan grandes, es sorprendente que los murciélagos oigan tan bien. Muchas especies viven, viajan y cazan en colonias masivas. Los grupos más grandes contienen alrededor de 15 millones de animales. Cuando cientos o millones de murciélagos se ecolocalizan simultáneamente, el resultado es un ruido de fondo caótico.
Un determinado murciélago debe distinguir sus propios gritos de los de los demás. Para lograrlo, los mamíferos alados alteran el tono, la frecuencia y el ritmo de sus voces individuales. Algunos van más allá. El murciélago mexicano de cola libre emite sonidos deliberadamente para interferir las señales de sonar de otros murciélagos. Todo se vale en el amor, la guerra y la caza de insectos.
Las señales de los murciélagos son complejas. Son flexibles y fáciles de manipular. Los clics del sonar de ballena dentada son más homogéneos. Los cetáceos tienen menos control sobre el tono o la duración de sus sonidos relativamente simples.
Esta flexibilidad es una de las razones por las que Kloepper considera que los murciélagos son más sofisticados. Las estrategias antiinterferencias respaldan esta opinión. En un experimento reciente, Kloepper y sus colegas expusieron a dos delfines a grabaciones de chasquidos artificiales de cetáceos. Las bestias acuáticas no se desorientaron. Alteraron ligeramente el tiempo y las frecuencias de sus señales salientes.
La actuación fue decente. Kloepper destaca, sin embargo, que los murciélagos conservan una mayor flexibilidad vocal. Las posibilidades de ingeniería escondidas en la garganta de un murciélago podrían ser más complejas que las del melón de una ballena.
El 16 de noviembre de 2018, un debate amistoso del Viernes Científico destacó una sorprendente divergencia en las capacidades de sonar de murciélagos y delfines. Kloepper representó al Team Bat contra Brian Branstetter, biólogo de la Fundación Nacional de Mamíferos Marinos. A mitad de la discusión, Branstetter señaló una clara ventaja que las ballenas dentadas tienen sobre sus contrapartes voladoras.
Los murciélagos utilizan el sonido para mapear el exterior de objetos sólidos. Las señales reflejadas les dicen cómo se ve un objeto por fuera. Los delfines operan de manera diferente. Como el sonido viaja a través del agua, sus señales de ecolocalización atraviesan objetivos. Esto les permite ver tanto el interior como el exterior de un objeto. Un estudio de 1992 demostró que los delfines mulares podían determinar el grosor de cilindros huecos utilizando únicamente su ecolocalización natural.
Las dos especies pueden parecer mundos aparte. Viven en diferentes ambientes. Evolucionaron en diferentes continentes. Sin embargo, el análisis genético de 2010 revela un camino compartido. Ambos linajes desarrollaron de forma independiente el sonar después de sufrir mutaciones similares relacionadas con la audición. La evolución se repitió. La historia hace eco.
Más allá de los murciélagos y las ballenas
Los murciélagos y las ballenas dentadas no son los únicos animales que dependen del sonar. Los guácharos, que viven en cuevas, utilizan la ecolocalización para navegar en total oscuridad. Las musarañas también pueden utilizar este truco para detectar su entorno. La capacidad de “ver” con sonido está más extendida de lo que pensábamos.
“Los delfines pueden determinar el grosor de cilindros huecos utilizando únicamente su talento de ecolocalización.”
Esta convergencia biológica plantea interrogantes sobre cómo los animales perciben su mundo. Para los murciélagos, el exterior es lo más importante. Para los delfines, el interior guarda secretos. Ambas estrategias funcionan. Ambos evolucionaron a través de cambios genéticos similares. El mecanismo es diferente. El resultado es el mismo.
¿Por qué tantos animales necesitan este sentido? La oscuridad esconde a los depredadores. El agua turbia oscurece a la presa. La solución es sencilla. Envía un sonido. Escuche el regreso. El cerebro construye una imagen a partir del eco. Es un lenguaje universal del espacio.
El guácharo vuela en la oscuridad. La musaraña cava en la tierra. El delfín nada en el azul. El murciélago vuela en la noche. Todos escuchan. Todos escuchan. El eco es real. Siempre está ahí. Espera.
